武汉东湖通道工程团山隧道土石方爆破详解文档格式.docx
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最小抵抗线：
W＝（25～30）d，m
炮孔间距；
a＝（1.2～1.4）W，m
炮孔排距：
b＝（0.6～0.8）a，m
台阶高度：
H=1.0～3.0m
炮孔超深：
h=（0.1～0.15）H,m
炮孔深度：
L=H+hm
炸药单耗：
q=（0.35～0.5）㎏／m3
单孔药量：
Q=q·
a·
b·
Hkg
由此计算得到不同高度下的炮孔参数
台阶高度
H
（m）
抵抗线
W
孔距
a
排距
B
超深
孔深
L
（M）
装药长度L
填塞长度L
（m）′
炸药单耗Q
kg∕m3
装药量
Q
（kg）
1.0
0.7
1.1
0.8
0.2
1.2
0.3
0.9
0.35
1.5
1.7
0.6
0.58
2.0
1.3
2.3
0.97
2.5
1.4
2.8
0.4
1.48
3.0
3.3
1.9
1.90
注：
表中炸药量按
Φ32mm乳化条状炸药计算
b、当爆体高度＞3M钻孔直径d＝90mm时
排距：
b＝W，m
孔距；
h=（0.3～0.4）W,m
由此计算得到不同台阶高度下的中深孔爆破参数
b
（m）′1
㎏／m3
4.0
1.8
8.85
5.0
12.5
6.0
2.2
2.7
3.9
15
7.0
2.9
4.7
3.2
18
8.0
5.7
22
9.0
2.4
3.5
6.5
25
10.0
7.5
29
表中炸药量按改性铵油炸药计算，每米装药量约6.35kg
以上爆破参数应根据工地地质、地形条件和试爆实际效果进行调整。
本工程原则上对爆破大块的破碎不建议采用爆破法，应采用液压锤进行机械破碎。
5、爆破器材的选择
a、炸药：
条状乳化炸药，改性铵油炸药
b、雷管：
1—20段毫秒非电导爆管雷管
c、电雷管
d、其它器材：
起爆器等
（1）、装药结构
集中装药，装药密度大于0.9kg/bm3，装药长度1.1m，孔口堵塞长度2.4m（根据孔距和排距大小合理确定）。
起爆药包装在孔底，采用反向起爆法。
装药后各炮孔密实堵塞。
见装药结构下图
（2）、起爆网络
采用非电毫秒延期导爆雷管与电雷管相结合的起爆网络。
炮孔内全部用非电毫秒导爆雷管，孔内延期，孔外串联。
再用瞬发电雷管连接起爆。
多段微差时间取75～100ms。
爆破网络见图
6、爆破安全验算
a、爆破地震效应
根据团山隧道设计施工要求在爆破振动速度不超过50mm∕s，并由此来确定一次最大齐发药量。
根据萨道夫经验公式Qmax=（Vmax/K）3/a×
R3，结合本工程相关参数（K取180，α取1.6，振源距最近建筑物距离取80m，振动安全速度取3Cm/s），Qmax=237㎏
b、爆破飞石安全距离验算
Rf=20×
K×
N2×
W=21.6m
式中：
Rf——个别飞石的最远距离（m）。
K——与地形、风向等因素有关的系数，按经验取1～1.5。
N——爆破作用指数，0.5
W——最小抵抗线，取1.8
c、空气冲击波
本次爆破遵循“多打眼，少装药”的原则，采用了多段微差起爆，药量分散，在保证良好堵塞和加强覆盖的情况下，飞石和空气冲击波可降低到允许的范围内，不会对周围环境造成危害。
以上的安全验算结果，均符合国家GB6722-2003《爆破安全规程》规定。
四、隧道矿山法施工的爆破施工方案
（一）、本隧道开挖主要穿过Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩。
Ⅳ级围岩采用CD法施工；
Ⅴ级围岩采用CRD法施工。
CD工法，又称隧道中隔壁法开挖法，其实质是在软弱围岩大跨度隧道中，以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成左右两部分，使上、下台阶左右各分成2部分，共计五部分，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元，然后再开挖隧道另一侧的一种施工方法，主要应用于本双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段。
CRD工法，又称隧道交叉中隔壁开挖法，其实质是在软弱围岩大跨度隧道中，以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成左右两部分，使上、下台阶左右各分成2部分，共计五部分，先开挖隧道一侧的一部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一部分，完成横隔板施工的施工方法，主要应用于本双线隧道Ⅴ级围岩深埋软质岩、浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的施工。
CRD工法是当CD工法不能保证围岩稳定和隧道施工安要求时，在CD工法的基础上对各开挖各分部加设临时仰拱，将原CD工法开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环而改进的一种工法。
隧道开挖中隔壁法（CD法）
隧道开挖交叉中隔壁法（CRD法）
在大跨度、欠稳定隧道开挖施工中总的施工原则是：
少扰动、快加固、勤测量、早封闭。
其实质就是应用“新澳法”开挖，开挖初期充分利用围岩自身抗力支撑围岩，减少塌方并加快施工进度。
在大跨度、Ⅳ级和Ⅴ级围岩的隧道开挖中，要采用松动爆破与机械开挖相结合的混合开挖方案。
开挖顺序是①→②→③→④→⑤。
具体讲，在开挖①部（见CD法和CRD法工序断面图）时，采用弱爆破方法，每次爆破深度与1榀钢架间距相当，周边孔爆破范围要离隧道有一定距离，即造成弱欠挖，而后用装在挖掘机上液压破碎机（俗称啄木鸟）修整边界至设计开挖轮廓，马上初喷导坑周边混凝土，架立钢架。
开挖②、③、④部的施工方法于开挖①部相同。
（二）、Ⅴ级围岩CRD法开挖施工工序
（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护。
（2）开挖1部。
及时施作导坑周边的主体结构初期支护以及中隔壁和台阶底部的临时支护，即初喷导坑周边混凝土，掌子面喷射8cm厚混凝土封闭，架立隧道钢架和中隔壁、台阶底部临时钢架，设置锁脚锚管，复喷混凝土至设计厚度，中隔壁喷射混凝土厚20cm，台阶底部喷射混凝土厚18cm。
（3）开挖2部。
及时施作导坑周边的主体结构初期支护以及中隔壁临时支护，即初喷导坑周边混凝土，架立隧道钢架和接长中隔壁内临时钢架，设置锁脚锚管，复喷混凝土至设计厚度后钻设径向系统锚杆，中隔壁喷射混凝土厚20cm。
（4）开挖3部。
除中隔壁部分临时钢架已施工完毕外，其余步骤均参见第1部工序。
（5）开挖4部。
除中隔壁部分临时钢架已施工完毕外，其余步骤均参见第2部工序。
（6）拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱6~8m范围内2与4部之间的临时中隔壁钢架，灌筑该段内Ⅴ部仰拱。
（7）灌筑该段内Ⅵ部隧底填充。
接长中隔壁临时钢架，使得钢架底支撑于仰拱填充顶面。
（8）上述步骤逐步循环。
并根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，逐段拆除临时钢架，利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅶ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
（三）、施工注意事项
1、隧道施工应遵循“少扰动、快加固、勤量测、早封闭”的原则。
2、开挖方式采机械开挖、辅以少量弱爆破。
爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
3、主体结构初期支护钢架应根据工法的设置情况对其分节进行适当调整。
4、工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚钢管，且必须对锁脚钢管进行注浆，以确保钢架基础稳定。
5、钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。
6、临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后，方可进行。
7、后行洞的开挖宜先开挖靠近中岩墙侧。
8、施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
爆破开挖应坚持：
短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的原则，加强施工临时监控量测，确保施工安全。
施工中如遇实际围岩类别与设计资料不符及时与监理、设计部门联系调整施工方案，确保开挖安全，顺利进行。
根据隧道围岩类别和土层情况选择相应的施工方法，在开挖过程中，做好地质超前预测、预报工作，加强爆破振动监控量测，及时反馈信息，用以指导施工，保证施工安全。
土石交接段开挖采用超前小导管加固+爆破的开挖施工方法。
爆破法根据岩石侵入掌子面的范围，设计采用不同的爆破方法。
若①区全部为石质，则采用掏槽方式进行爆破，在①区布设掏槽眼，若①区部分为土质、部分为石质，则不用打设掏槽眼，炮眼直接打设垂直孔，直接采用碎裂爆破方式。
隧道范围内分布全部为岩石的洞身开挖，开挖采用四个工作区爆破开挖的方法，采用掘进台车配合气腿式凿岩机钻眼，非电毫秒雷管光面爆破，爆破进尺为0.9～1.2米。
（四）、隧道爆破技术设计
4.1、Ⅴ级围岩爆破法设计
若拱顶范围为土层，则根据岩石侵入掌子面的范围进行局部爆破，局部爆破法不用设置掏槽眼，炮眼直接打设垂直孔。
局部爆破根据岩石侵入掌子面范围，若岩石侵入拱腰以上1米，则需布设周边眼和排眼，排眼布设与下台阶布设参数相同，周边眼按照台阶法周边眼间距及孔深进行布置。
4.1.1、浅孔台阶控制爆破参数
1）钻空直径D:
D=42mm
2）底盘抵抗线W1：
W1=（25～30）D或W1=（0.4～1.0）H
3）台阶高度H：
根据现场情况选取。
4）孔间距a:
a=m1w1=（1.0～1.5）w1
5）排间距b:
b=（0.8～1）a
6）超深Δh:
Δh=（0.15～0.35）W1
7）单耗q:
根据地质条件取q=1.3kg/m3
8）单孔装药量Q:
Q前=qaw1HQ后=qabH
9）填塞长度L应满足L≥1.2W1
10）根据现场爆破效果再对孔距、排距、单耗在做适当的调整
按不同台阶高度计算得到浅孔台阶爆破参数见表6。
表6浅孔台阶爆破参数表（D=40mmq=0.30kg/m3）
台阶高度H（m）
w1（m）
Δh（m）
a（m）
b（m）
单孔装药
Q（kg）
0.17
0.45
0.72
1.26
1.51
11）布孔方式：
梅花形布孔；
炮孔布置图
12）装药结构：
线性连续装药；
装药结构示意
13）起爆方式：
非电毫秒微差起爆，每个炮孔内装2个起爆药包。
非电毫秒雷管孔和或孔外延时，毫秒雷管复式连接。
浅孔台阶网络图
14）起爆网络：
为确保起爆网络的安全传爆、改善爆破质量、减少爆破危害、方便施工操作，结合我公司成熟的施工技术和经验，本工程的爆破起爆网络拟采用复式微差起爆网络，起爆网络采用塑料导爆管和一把抓。
4.2Ⅳ级围岩段爆破施工方法
若隧道范围内分布全部为岩石，开挖采用CD爆破开挖的方法，爆破进尺为1.0～1.2米。
（1）爆破段施工组织
根据结构断面大小、爆破设计炮孔数量、装药量大小等，钻爆采用三班制，各断面开挖时台阶长度控制在0.9米范围内，上部开挖每循环安排4把7655风钻，5个钻爆工，下部开挖每循环安排4把7655风钻，5个钻爆工，全面负责钻爆作业。
（2）CRD爆破法设计
采用微振动爆破技术多断面方式钻爆掘进。
采用气腿凿岩机钻孔。
为减小爆破对围岩的扰动，上部采用斜眼楔形掏槽法。
上部的顶板眼和下部的帮眼按光面爆破进行设计。
目的是减少对围岩的爆破扰动，保持岩体的稳定性。
本矿山法隧道爆破段炮眼设置分别为：
掏槽眼（土石交界段不用设计）、二圈眼、周边眼、底板眼、排眼。
炮眼布置左右对称设置，掏槽眼在上台阶设置，左右各设2排，辅助眼与周边眼间距为600mm，隧道开挖宽度约6300mm，高度为6648mm。
炮眼布置图具体详见下图所示。
隧道上下台阶爆破法开挖施工见工艺框
测量放线
上半断面凿眼
通风排烟
初喷
装药爆破
格栅、锚杆支护
出碴
下半断面凿眼
台阶长度小于5米
台阶长度大于5米
进入下一循环
隧道上下台阶爆破法开挖施工工艺框图
（3）隧道开挖炮孔布置图
（4）、隧道开挖爆破参数设计
由于隧道爆破只有一个狭小的自由面，岩石的夹制力较大，宜采用小孔径浅孔分段微差光面爆破法。
（5）、炮孔布置形式
炮孔分为掏槽孔、辅助孔和周边孔（光爆孔）3类。
掏槽孔的布置位于上台阶的下部，掏槽孔的特点是:
临空面不好甚至无临空面，受夹制影响大。
作为为辅助孔提供临空面的作用，掏槽孔的爆破关系到整个开挖进度与爆破质量。
采用楔形掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷来减轻地震动。
6个孔，孔向隧道中心倾斜12°
～18°
。
掏槽装药孔间距ａ=0.4m～0.5m，。
周边孔（光爆孔）均匀地分布在设计的轮廓上。
除掏槽孔和周边孔外，其余均为辅助孔。
它的爆破是次于掏槽孔之后，故其临空面较好，相对掏槽孔受夹制影响较少。
在掏槽孔和光爆孔之间为辅助孔，辅助孔一般以直孔形式布置，辅助炮孔最小抵抗线Ｗ=（0.5～0.9）Ｌ，间距a=（0.8～2.0）Ｗ，排距b=（0.8～1.2）Ｗ确定，采用多排布置。
（6）、炮孔直径
采用手持风钻钻孔，钻头直径40mm，炮孔直径d=42mm。
（7）、炮孔深度
隧道爆破中，岩石夹制力大，炮孔深度L不宜过大，否则爆破地震大爆破效果不好，炮孔利用率低。
一般炮孔深度L≤1.2m。
其中掏槽孔可超深10－20cm，分层开挖时周边孔向外倾斜2°
～3°
（8）、单位用药量系数
根据几个工程归纳类比，单位用药量系数（Ｋ）为Ｋ=900～2500g/m3。
（9）炮孔间距
隧道开挖爆破采用手持式气动凿岩机打孔，炮孔直径d=42mm，则ａ=（12～20）d，即ａ=50～80cm。
（10）、单孔装药量
1、炸药单耗q的确定
q=（
）Cbeξω
式中q——炸药单耗，kg/m3
f——岩石坚硬系数，根据地质条件Ⅴ级围岩选取6，Ⅳ级围岩选取10；
S——隧道开挖断面，m3
C——药卷直径的影响系数，见爆破手册表6-2-11，取1.1mm；
b——炮孔深度影响系数，见爆破手册表6-2-12,取1.05；
e——炸药能量系数，见爆破手册表6-2-13，取1.0；
ξ——装药密度的影响系数，见爆破手册表6-2-14，取1.10；
ω——岩体结构、裂隙和层理的影响系数，见爆破手册表6-2-15，取0.90和0.85；
2、隧道爆破中各个部位炮孔的装药量通常按下式来计算：
Qi=qaWLλ
Qi——单孔装药量，kg；
q——单位炸药消耗量，kg/m3
a——炮孔间距，m；
W——最小抵抗线，W=（0.5~0.9）L,m；
L——炮孔深度，m；
λ——炮孔所在部位系数，见爆破手册表6-2-20；
3、隧道爆破一个循环的总炸药量：
Q=∑Qi
Q——循环总炸药量，kg；
Qi——单孔炸药量,kg；
算出每个炮孔中的装药量，再根据实际的围岩情况，以及一些特殊的地质条件，对药量进行微调，以满足现场情况为准，下表对团山隧道爆破参数进行初步的设计,根据以上公式算出单眼炸药量和每循环的总炸药量。
（11）、装药结构
光炮孔为间隙不耦合装药，一般分为3层，底部加大药量主要为了使光爆层更好地脱离岩体，中间均匀装药；
上部装少量炸药，相当于解炮；
最上面是堵塞段，不装药。
辅助孔和掏槽孔均为偶合装药。
辅助孔和掏槽孔装药结构图光爆孔装药结构图
（12）、微差起爆
微差起爆不但能创造更多的自由面，而且减少炸药爆炸产生的震动及空气冲击波的强度和爆音，所以本次起爆起用1段、3段、5段、7段、9段、11段等6个段别（非电微差毫秒雷管），采用孔内微差爆破。
（13）、起爆网路
隧道开挖爆破工作面总有裂隙水或渗水，因此选用乳化炸药。
采取孔外延期爆破网路。
起爆网路采取复式联结（即每组组合传爆雷管均使用双雷管）可防止拒爆。
（14）、周边光面孔爆破孔网参数
周边孔的爆破参数包括:
炮孔直径ｄ、炮孔间距ａ、最小抵抗线ｗ（即光面层厚度）、炮孔密集系数m，孔深Ｈ、倾角α。
在周边光面孔孔网参数设计时应遵循如下原则:
（1）合理布置周边炮孔，提高凿岩质量。
（2）计算好单个药包用药量，确保护壁不破坏和基岩的稳定性。
（3）要求足够小的装药集中度，采用不耦合装药。
（4）周边炮孔起爆时间合理选择，保证爆破的光面效果。
（5）控制好周边孔与相邻内圈孔之间的微差时间，使周边孔爆破具有良好的自由面。
（15）、周边孔间距ａ
根据实践表明，当炮孔直径为35～45mm时，钻孔间距一般为钻孔直径的8～15倍，钻孔间距太大不能形成良好的光爆面，间距太小则浪费人力、物力。
根据经验，周边孔间距ａ取0.4～0.6m比较合适。
（16）、光面层厚度（最小抵抗线）ｗ
光面层厚度是直接影响光面爆破效果的重要因素:
ｗ过大，岩石抵抗炸药爆破的能力就大，如不增加药量，光面层就无法爆落，增加装药量，光面层虽爆落，同时也破坏围岩，不能形成光面；
光面层过小，周边炮孔之间尚未沟通，造成各个炮孔各呈爆破漏斗状，导致炮孔间留有三角形岩埂。
根据我们的经验光面层厚度选在0.5～0.7m较为适宜。
岩石坚硬时选小值，岩石松软破碎时选大值。
（17）、炮孔密集系数m
炮孔间距ａ与最小抵抗线ｗ的比值为炮孔密集系数m，即m=a/w。
m值的大小对光面爆破效果影响很大：
当m偏大时，周边孔间距ａ偏大，ｗ偏小，易在两孔之间留岩埂。
爆破时炮孔间裂隙尚未沟通，则压缩波已达自由面，形成两孔单独进行漏斗爆破，留下三角形岩埂；
当m偏小时，压缩波到达自由面时，必然超过另一炮孔，不仅两孔岩石间产生裂缝，并使该处岩石破坏，形成凹入面而超挖，起不到光面爆破效果。
根据工程实践，m取0.8～1.0比较合适，当爆破时产生的压应力尚未到达自由面时，在两孔间中间相遇的压应力而形成拉应力，使两孔间产生裂缝，达到光面的效果。
施工时根据这一经验值进行试验再实际调整。
（18）、线装药密度
周边孔的装药量应是刚好能够克服岩石的抵抗阻力，不造成围岩的破坏，使炸药沿炮孔均匀分布，采用间隔装药结构，用装药集中度表示（即每米炮孔装药量，Kg/m）。
根据岩石性质，选用0.20～0.30Kg/m。
（19）、掏槽方式
根据在城市地下工程钻爆施工中所形成的减振降噪技术，选用楔形掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷来减轻地震动。
掏槽眼位于中心线上部0.7m处，为掏槽眼布置图
掏槽眼布置图
（20）、掏槽眼、辅助眼、掘进眼、底板眼爆破参数
掏槽眼、辅助眼、掘进眼、底板眼爆破参数
炮眼类别
炮眼直径
炮孔装填系数
掏槽眼
42mm
1.3～1.4m
0.4～0.5
0.5～0.8
0.5～1.5
辅助眼
1～1.2m
（0.8～2.0）Ｗ
（0.8～1.2）Ｗ
掘进眼
1.3～1.5m
0.7m
0.5-0.6
底板眼
42mm
1.3～1.5m
0.7m
0.3-0.5
W为最小抵抗线，W=（0.5~0.9）L
（21）、周边光爆炮孔设计参数
按照多打孔少
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